Inertial Measurement Unit
(IMU) Nedir?

Uzayda hareket halindeki bir cismin üstünde oluşan 3 eksen ivme ve 3 eksen dönme kuvvetini ölçmek için iki tip sensörden oluşan “Inertial Measurement Unit (IMU)” adı verilen cihazlar kullanılır. Bu cihazlar günümüzde uzay araçları, insansız hava araçları gibi bir çok hareketli platformun hareketinin stabilize edilmesinde kullanılıyor. IMU hakkımdaki tüm detaylar yazımızda.

A- A+

21.07.2016 tarihli yazı 42723 kez okunmuştur.

IMU, ana işlemciye gönderilen açısal hız ve doğrusal ivme verisini tek bir modülde toplayan elektronik bir birimdir. IMU temelde iki ayrı sensör içerir. Bunlardan biri ivmeölçer, diğeri ise jiroskoptur. İvmeölçer üç eksende üç ayrı analog sinyal üretir. İtici sistemden ve fiziksel limitlerden dolayı, ivme ölçen bu sensörlerdeki en önemli durum yer çekiminden etkilenmeleridir. Sensör sürekli olarak yer çekiminin etkisinde kalır. Ölçü skalası olarak bir, iki veya üç eksende ölçüm yapabilen türevleri vardır. Bunlar ± 1g, ± 2g, ± 4g vb. gibi değerler ile ifade edilmektedir.

►İlginizi Çekebilir: Ultrasonik Sensör Nasıl Çalışır?

IMU’nun içinde bulunan ikinci sensör ise jiroskoptur. Türkçe ifade ile kullanırsak dönüölçer diyebiliriz. Basitçe anlatırsak bir tekerleğin ekseni etrafında hızlıca döndürülmesi ile oluşur. Tekerleğin etrafındaki çembere dik açıyla tutturulan başka bir çember vardır. Bu çemberlere dik açıyla tutturulmuş başka bir çember jiroskobu temsil eder. Jiroskobun temelde iki özelliği vardır. Yatay eksende dönmekte olan bir jiroskoba yatay eksende bir kuvvet uygulandığında eksen etrafında dönmeye başlar. Diğer özelliği ise jiroskobun dönüş eksenine sabit kalmasıdır. Bu özellik sayesinde uydular sürekli dünyaya dönük kalır veya otopilot uygulamalarda işe yarar.

►İlginizi Çekebilir: Algılayıcılar | Sensörler

Jiroskop ve ivmeölçer tek başlarına güvenli ve stabil veriler sağlayamazlar. Bu yüzden birbirlerini referans alarak iki sensör birleştirilir ve hız, pozisyon gibi bilgiler tek bir birimden yani IMU’dan alınır. Degrees of Freedom (DOF) terimi IMU’nun serbestlik derecesini niteler. 3 eksen gyro ve 3 eksen ivmeölçerli bir IMU 6DOF olarak ifade edilir.

Jiroskop ve ivmeölçer tek başlarına kullanıldığında belirli bir süre sonra kayma yaparlar. Örneğin 5 saniye sonra 1 derece kayabilir ölçümler ve bu nedenle hassas ölçümlerde kullanılamazlar. İvmeölçerin yer çekiminden etkilendiğini yukarıda belirtmiştik. En ufak titreşimlerde çok yüksek gürültü oluşturan ivmeölçerler ile birlikte jiroskop kullanıldığında bu gürültüler filtrelenir. IMU’da ise jiroskoplar bu kuvvetlerden etkilenmediklerinden referans olarak ivmeölçerler ile birlikte kullanılırlar.

Filtreleme için çeşitli algortimalar vardır. Bunlardan en popüleri Kalman Filtresi’dir. Yukarıdaki grafikte de Kalman Filtresi çıkışı gösterilmektedir. Yeşil ile gösterilen ivmeölçer çıkışıdır. Görüldüğü üzere çok fazla gürültüye maruz kalmıştır. Mavi ile gösterilen ise jiroskop ile entegre edilmiş halidir. Burada da gürültü egale edilmiştir. Son olarak filtreleme uygulanarak çok stabil bir analog sinyal elde edilmiştir ve gürültü minimize edilmiştir.

Kaynak:

►ssl.umd.edu